JP4243601B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関の制御装置に関し、特に筒内圧センサにより検出される筒内圧に応じた制御を行うものに関する。

特許文献１には、筒内圧センサにより筒内圧（燃焼室内の圧力）を検出し、検出した筒内圧に応じて、燃料噴射量、燃料噴射時期等を制御する燃料噴射制御装置が示されている。この装置によれば、例えば、筒内圧が最大となるクランク角度Ｃｍａｘが検出され、検出されるクランク角度Ｃｍａｘが機関運転状態に応じて予め設定されている目標値に一致するように、燃料噴射時期が補正される。

特開２００４−１００５６６号公報

内燃機関がディーゼル機関である場合、燃料噴射時期が同一でも使用する燃料のセタン価によって実際の着火時期が変化するため、上記従来の装置による制御は、燃料の燃焼特性が変化した場合にも有効である。

しかしながら、上記特許文献１には燃料噴射時期の補正演算の具体的な手法が示されていない。筒内圧を比較的短い周期で検出し、その検出結果に基づく制御を行う場合、制御装置の演算負荷が増大するため、燃料噴射時期の補正演算は、制御装置の演算負荷を過度に増加させないようにする必要があるが、特許文献１に示された装置ではこの点が検討されていない。

また排気還流機構を備えた機関では、排気還流を行うことにより、燃焼室内における燃料の燃焼状態が変化する。したがって、排気還流量も実際の燃焼状態に応じた制御を行うことが望ましいが、上記従来の装置ではこの点は考慮されていない。

本発明は上述した点を考慮してなされたものであり、筒内圧センサにより検出される筒内圧から燃料の実着火時期を検出し、検出した実着火時期に応じて燃料噴射時期の補正演算を適切に実行して、演算負荷の増大を抑制するとともに失火を確実に防止することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関（１）の燃焼室に設けられ、該燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射手段（６）を備える内燃機関の制御装置において、第１のセタン価（ＣＥＴ１）の燃料を基準として前記機関の運転状態に応じて設定された、前記燃料噴射手段（６）による燃料噴射時期（ＣＡＩＭＭ）を格納した燃料噴射時期記憶手段と、前記機関運転状態を検出する運転状態検出手段（３，２１）と、前記燃料噴射時期記憶手段に格納された燃料噴射時期（ＣＡＩＭＭ）を、検出した機関運転状態（ＮＥ，ＴＲＱ）に応じて検索して燃料噴射時期（ＣＡＩＭ）を決定し、前記燃料噴射手段（６）による燃料噴射を実行する燃料噴射制御手段と、前記第１のセタン価（ＣＥＴ１）の燃料を基準として前記機関の運転状態に応じて設定された、前記燃焼室内に噴射された燃料の目標着火時期（ＣＡＦＭＭ）を格納した着火時期記憶手段と、前記燃焼室内に噴射された燃料の実着火時期（ＣＡＦＭ）を検出する着火時期検出手段と、前記目標着火時期（ＣＡＦＭＭ）に対する実着火時期（ＣＡＦＭ）の着火遅れ（ＤＣＡＭ）を算出し、該算出した着火遅れ（ＤＣＡＭ）に応じて、前記燃料のセタン価を推定するセタン価推定手段と、前記機関の運転状態に応じて設定された、前記第１のセタン価（ＣＥＴ１）より低いセタン価（ＣＥＴ０１，ＣＥＴ０２，ＣＥＴ０３）の燃料を使用した場合の着火遅れ補正値（ＣＡＤＭ０１，ＣＡＤＭ０２，ＣＡＤＭ０３）を格納し、異なるセタン価（ＣＥＴ０１，ＣＥＴ０２，ＣＥＴ０３）の燃料に対応した複数の着火遅れ補正値記憶手段と、前記推定されたセタン価（ＣＥＴＬＲＮ）に基づいて、前記複数の着火遅れ補正値記憶手段の１つを選択し、該選択した着火遅れ補正値記憶手段に格納された着火遅れ補正値（ＣＡＤＭ０１，ＣＡＤＭ０２，ＣＡＤＭ０３）を、検出した機関運転状態に応じて検索し、該検索された着火遅れ補正値を燃料噴射時期補正量（ＣＡＤ）として算出する燃料噴射時期補正量算出手段とを備え、前記燃料噴射制御手段は、前記燃料噴射時期補正量（ＣＡＤ）により前記燃料噴射時期（ＣＡＩＭＭ）を補正し、補正された燃料噴射時期（ＣＡＩＭ）に応じて燃料噴射を実行し、前記燃料噴射時期補正量算出手段は、前記機関の始動後に前記セタン価の推定が完了していないときは、前記複数の着火遅れ補正値記憶手段のうち、最も低いセタン価（ＣＥＴ０１）の燃料を使用した場合の着火遅れ補正値（ＣＡＤＭ０１）を格納した着火遅れ補正値記憶手段を選択することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、第１のセタン価の燃料を基準として設定された燃料噴射時期が格納された燃料噴射時期記憶手段を検索することにより、燃料噴射時期が算出されるとともに、第１のセタン価の燃料を基準として設定された目標着火時期が格納された着火時期記憶手段を検索することにより、目標着火時期が算出される。また燃料の実着火時期が検出され、目標着火時期に対する実着火時期の着火遅れが算出され、該算出された着火遅れに応じて、燃料のセタン価が推定される。さらに機関運転状態に応じて第１のセタン価より低いセタン価の燃料を使用した場合の着火遅れ補正値が算出され、この着火時期遅れ補正値及び推定されたセタン価に基づいて燃料噴射時期補正量が算出され、これにより燃料噴射時期が補正される。そして、補正された燃料噴射時期に応じて燃料噴射が実行される。第１のセタン価より低い複数のセタン価の燃料に対応した着火遅れ補正値は、予め複数の着火遅れ補正値記憶手段に記憶されており、燃料噴射時期の補正量は、推定したセタン価に応じて複数の着火遅れ補正値記憶手段の１つを選択し、該選択した着火遅れ補正値記憶手段を検索することにより得られる。したがって、制御装置の演算負荷を減らし、制御性を向上させることができる。また、機関の始動後にセタン価の推定が完了していないときは、最も低いセタン価の燃料に対応した着火遅れ補正値記憶手段が選択されるので、最も失火が発生し難い燃料噴射時期に燃料噴射が行われ、失火を確実に防止することができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１及び図２は本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。以下両図を合わせて参照して説明する。４気筒を有する内燃機関（以下単に「エンジン」という）１は、燃焼室内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンであり、各気筒の燃焼室に燃料噴射弁６が設けられている。燃料噴射弁６は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）４に電気的に接続されており、燃料噴射弁６の開弁時間及び開弁時期、すなわち燃料噴射時間及び燃料噴射時期は、ＥＣＵ４により制御される。

エンジン１は、吸気管７及び排気管８を備えている。排気管８と吸気管７の間には、排気の一部を吸気管７に還流する排気還流通路９が設けられている。排気還流通路９には、排気還流量を制御するための排気還流制御弁（以下「ＥＧＲ弁」という）２０が設けられている。ＥＧＲ弁２０は、ソレノイドを有する電磁弁であり、その弁開度はＥＣＵ４により制御される。排気還流通路９及びＥＧＲ弁２０が排気還流機構を構成する。

エンジン１の各気筒には、筒内圧（燃焼圧力）を検出する筒内圧センサ２が設けられている。本実施形態では、筒内圧センサ２は、各気筒に設けられるグロープラグと一体に構成されている。筒内圧センサ２の検出信号は、ＥＣＵ４に供給される。なお、筒内圧センサ２の検出信号は、実際には、筒内圧ＰＣＹＬのクランク角度（時間）に対する微分信号に相当するものであり、筒内圧ＰＣＹＬは、筒内圧センサ出力を積分することにより得られる。

またエンジン１には、クランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ３が設けられている。クランク角度位置センサ３は、クランク角１度毎にパルスを発生し、そのパルス信号はＥＣＵ４に供給される。クランク角度位置センサ３は、さらに特定気筒の所定クランク角度位置で気筒識別パルスを生成して、ＥＣＵ４に供給する。

ＥＣＵ４には、エンジン１により駆動される車両のアクセルペダルの操作量ＡＰを検出するアクセルセンサ２１、エンジン１の冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ２２、及びエンジン１の吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ２３が接続されており、これらのセンサの検出信号がＥＣＵ４に供給される。

ＥＣＵ４は、エンジン１の各気筒の燃焼室に設けられた燃料噴射弁６の制御信号を駆動回路５に供給する。駆動回路５は、燃料噴射弁６に接続されており、ＥＣＵ４から供給される制御信号に応じた駆動信号を、燃料噴射弁６に供給する。これにより、ＥＣＵ４から出力される制御信号に応じた燃料噴射時期において、前記制御信号に応じた燃料噴射量だけ燃料が、各気筒の燃焼室内に噴射される。

ＥＣＵ４は、増幅器１０と、Ａ／Ｄ変換部１１と、パルス生成部１３と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４と、ＣＰＵ１４で実行されるプログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）１５と、ＣＰＵ１４が演算結果などを格納するＲＡＭ（Random Access Memory）１６と、入力回路１７と、出力回路１８とを備えている。筒内圧センサ２の検出信号は、増幅器１０に入力される。増幅器１０は、入力される信号を増幅する。増幅器１０により増幅された信号は、Ａ／Ｄ変換部１１に入力される。また、クランク角度位置センサ３から出力されるパルス信号は、パルス生成部１３に入力される。

Ａ／Ｄ変換部１１は、バッファ１２を備えており、増幅器１０から入力される筒内圧センサ出力をディジタル値（以下「圧力変化率」という）ｄｐ／ｄθに変換し、バッファ１２に格納する。より具体的には、Ａ／Ｄ変換部１１には、パルス生成部１３から、クランク角１度周期のパルス信号（以下「１度パルス」という）ＰＬＳ１が供給されており、この１度パルスＰＬＳ１の周期で筒内圧センサ出力をサンプリングし、ディジタル値に変換してバッファ１２に格納する。

一方、ＣＰＵ１４には、パルス生成部１３から、クランク角６度周期のパルス信号ＰＬＳ６が供給されており、ＣＰＵ１４はこの６度パルスＰＬＳ６の周期でバッファ１２に格納されたディジタル値を読み出す処理を行う。すなわち、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換部１１からＣＰＵ１４に対して割り込み要求を行うのではなく、ＣＰＵ１４が６度パルスＰＬＳ６の周期で読出処理を行う。

入力回路１７は、各種センサの検出信号をディジタル値に変換し、ＣＰＵ１４に供給する。なお、エンジン回転数ＮＥは、６度パルスＰＬＳの周期から算出される。またエンジン１の要求トルクＴＲＱは、アクセルペダル操作量ＡＰに応じて算出される。

ＣＰＵ１４は、エンジン運転状態に応じて目標排気還流量ＧＥＧＲを算出し、目標排気還流量ＧＥＧＲに応じてＥＧＲ弁２０の開度を制御するデューティ制御信号を、出力回路１８を介してＥＧＲ弁２０に供給する。

図３は、目標排気還流量（以下「目標ＥＧＲ量」という）ＧＥＧＲ及び燃料噴射弁６による主噴射時期ＣＡＩＭを算出するモジュールの構成を示すブロック図である。このモジュールの機能は、ＣＰＵ１４で実行される処理により実現される。

図３に示すモジュールは、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲを算出する目標ＥＧＲ量算出部３１と、主噴射時期ＣＡＩＭを算出する主噴射時期算出部３２と、使用中の燃料のセタン価ＣＥＴを推定し、推定したセタン価ＣＥＴに応じて補正係数ＫＣＥＴを算出する補正係数算出部３３とからなる。

目標ＥＧＲ量算出部３１は、目標ＥＧＲ量マップ値算出部４１と、ＥＧＲ補正量マップ値算出部４２と、乗算部４３と、スイッチ部４４、４６と、加算部４５とを備えている。目標ＥＧＲ量マップ値算出部４１は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＧＥＧＲＭマップを検索して、目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭを算出する。ＧＥＧＲＭマップは、第１のセタン価、例えばセタン価「５７」程度の高セタン価の燃料を基準として設定されている。

ＥＧＲ補正量マップ値算出部４２は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＧＣＭマップを検索して、ＥＧＲ補正量マップ値ＧＣＭを算出する。ＧＣＭマップは、第２のセタン価、例えばセタン価「４０」程度の低セタン価の燃料を基準として、例えば１セタン価当たり１５％程度補正するように設定されている。乗算部４３は、補正係数算出部３３で算出される、使用中の燃料のセタン価ＣＥＴに応じた補正係数ＫＣＥＴを、ＥＧＲ補正量マップ値ＧＣＭに乗算することにより、ＥＧＲ補正量ＧＣを算出する。

加算部４５は、目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭにＥＧＲ補正量ＧＣを加算することにより、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲを算出する。スイッチ部４４及び４６には、切換制御信号ＳＣＴＬが供給されている。切換制御信号ＳＣＴＬが低レベル（「０」）であるときは、スイッチ部４４は図示したようにオン状態を維持し、スイッチ部４６は加算部４５の出力を選択する。切換制御信号ＳＣＴＬは、図４に示す処理により、使用している燃料のセタン価推定処理を実行するとき「１」に設定され、それ以外のとき「０」に設定される。したがって、セタン価推定処理を実行するときは、スイッチ部４４はオフ状態となり、スイッチ部４６は入力”０”（ＥＧＲ弁全閉を意味する）を選択する。これにより、セタン価推定処理を実行するときは、排気還流が停止される。

図４のステップＳ１１では、セタン価推定処理に必要なセンサ（クランク角度位置センサ３、アクセルセンサ２１、筒内圧センサ２）の故障が検知されているか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）のときは、切換制御信号ＳＣＴＬを「０」に設定する（ステップＳ１６）。センサの故障が検知されていないときは、エンジン運転状態がセタン価推定が可能な所定運転領域（例えばエンジン回転数ＮＥが１０００〜３０００ｒｐｍの範囲内にあり、かつ要求トルクＴＲＱが０〜２５０Ｎｍの範囲内にある領域）にあるか否かを判別する（ステップＳ１２）。この答が否定（ＮＯ）であるときは前記ステップＳ１６に進み、エンジン運転状態が所定運転領域にあるときは、セタン価推定が完了したか否かを判別する（ステップＳ１３）。最初はこの答は否定（ＮＯ）であるので、排気還流を停止し（Ｓ１４）、セタン価推定処理を許可する、すなわち切換制御信号ＳＣＴＬを「１」に設定する（ステップＳ１５）。その後推定処理が完了すると、ステップＳ１３からステップＳ１６に進む。

次に排気還流を停止する理由を、図９を参照して説明する。図９（ａ）は、図示平均有効圧力Ｐｍｉの変動率と、空燃比Ａ／Ｆとの関係を示す図であり、この図に示す点Ｐ０が通常の運転状態を示し、点Ｐ１，Ｐ２は、排気還流を実行してＰｍｉ変動率が増加した運転状態を示す。点Ｐ１またはＰ２の運転状態では、正確な着火時期の検出を行うことができず、したがって正確なセタン価の推定を行うことができない。点Ｐ１またはＰ２の状態で排気還流を停止すると、点Ｐ３で示す運転状態へ移行する。すなわち、空燃比がリーン方向に変化するとともにＰｍｉ変動率が減少して通常運転状態のレベルとなる。点Ｐ３の状態であれば、正確なセタン価の推定が可能となるので、本実施形態では、セタン価推定の実行条件が成立したときは、排気還流を停止するようにしている。なお、排気還流量を停止しなくても、排気還流量を減量することによってもＰｍｉ変動率を通常レベルまで低下させることができる場合もあるので、排気還流の停止に代えて、排気還流量の減量を行うようにしてもよい。図９（ａ）に示す点Ｐ４は、推定したセタン価ＣＥＴに応じて燃料噴射時期の補正を行ったときの運転状態を示している。

また図９（ｂ）は、ＮＯｘ排出量と空燃比Ａ／Ｆとの関係を示しており、同図（ａ）に示す点Ｐ０〜Ｐ４に対応する運転状態が、点Ｐ１０〜１４により示されている。排気還流を停止することにより、点Ｐ１１，Ｐ１２は、点Ｐ１３に移動し、ＮＯｘ排出量は一時的に増加するが、セタン価の推定完了後に、燃料噴射時期を補正し、排気還流を再開することにより、ＮＯｘ排出量を通常レベル（点Ｐ１４）まで減少させることができる。

図３に戻り、主噴射時期算出部３２は、主噴射時期マップ値算出部５１と、着火遅れ補正マップ値算出部５２と、乗算部５３と、スイッチ部５４と、加算部５５とを備えている。主噴射時期マップ値算出部５１は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＣＡＩＭＭマップを検索して、主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭを算出する。ＣＡＩＭＭマップは、前記第１のセタン価の燃料を基準として設定されている。

着火遅れ補正マップ値算出部５２は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＣＡＤＭマップを検索して、着火遅れ補正マップ値ＣＡＤＭを算出する。ＣＡＤＭマップは、前記第２のセタン価の燃料を基準として、例えば１セタン価当たり０．１５度程度補正するように設定されている。乗算部５３は、補正係数算出部３３で算出される補正係数ＫＣＥＴを、着火遅れ補正マップ値ＣＡＤＭに乗算することにより、着火遅れ補正量ＣＡＤを算出する。スイッチ部５４は、スイッチ部４４と同様に切換制御信号ＳＣＴＬによりオンオフ制御される。

加算部５５は、主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭに着火遅れ補正量ＣＡＤを加算する（着火遅れ補正量ＣＡＤだけ進角させる）ことにより、主噴射時期ＣＡＩＭを算出する。

補正係数算出部３３は、目標主噴射着火時期マップ値算出部６１と、着火時期検出部６２と、減算部６３と、スイッチ部６４と、フィルタ処理部６５と、セタン価推定部６６と、ＫＣＥＴ算出部６７とを備えている。目標主噴射着火時期マップ値算出部６１は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＣＡＦＭＭマップを検索して、目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭを算出する。ＣＡＦＭＭマップは、前記第１のセタン価の燃料を基準として設定されている。着火時期検出部６２は、筒内圧センサ２の出力信号をディジタル値に変換した圧力変化率ｄｐ／ｄθに応じて主噴射着火時期ＣＡＦＭを検出する。この検出手法は、図５〜７を参照して後述する。

減算部６３は、目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭから検出された主噴射着火時期ＣＡＦＭを減算することにより、着火遅れ角ＤＣＡＭを算出する。スイッチ部６４は、切換制御信号ＳＣＴＬにより切換制御されるが、オンオフがスイッチ部４４または５４と逆であり、切換制御信号ＳＣＴＬが「０」のときオフ状態であり、「１」のときオン状態となる。フィルタ処理部６５は、比較的長い時間（１０〜６０秒）かけて得た着火遅れ角ＤＣＡＭのデータを、最小２乗法演算または移動平均化演算によりフィルタ処理を施す。フィルタ処理後の着火遅れ角ＤＣＡＭＦとする。

セタン価推定部６６は、着火遅れ角ＤＣＡＭＦをエンジン回転数ＮＥを用いて、着火遅れ時間ＴＤＦＭに変換し、着火遅れ時間ＴＤＦＭに応じて図８に示すＣＥＴテーブルを検索し、セタン価ＣＥＴを算出する。セタン価推定部６６は、さらにセタン価ＣＥＴを下記式（１）に適用し、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮを算出する。
ＣＥＴＬＲＮ＝α×ＣＥＴ＋（１−α）×ＣＥＴＬＲＮ （１）
ここで、αは０から１の間の値に設定されるなまし係数、右辺のＣＥＴＬＲＮは、前回算出値である。

なお、給油が行われたときは、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮは、市場で取引さている燃料のセタン価の中の最小値ＣＥＴ０（例えば４０）に初期化され、その後の学習により、使用中の燃料のセタン価を示す値に収束する。最小値ＣＥＴ０に初期化することにより、以下に説明する燃料噴射時期の制御に使用した場合に、エンジンの冷間始動時において、最も着火し難い燃料でも確実に着火させることができる。

上述したセタン価学習値ＣＥＴＬＲＮは、４つの気筒の筒内圧センサ出力をすべて用いて算出される。したがって、上記式（１）により、気筒毎に検出されるセタン価ＣＥＴ、及び検出タイミングが異なるセタン価ＣＥＴの平均化が行われる。なお、セタン価推定処理が実行されないときは、記憶されている最新のセタン価学習値ＣＥＴＬＲＮが、セタン価推定部６６から出力される。

ＫＣＥＴ算出部６７は、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮを下記式（２）に適用し、補正係数ＫＣＥＴを算出する。
ＫＣＥＴ＝（ＣＥＴＨ−ＣＥＴＬＲＮ）／（ＣＥＴＨ−ＣＥＴ０） （２）
ここで、ＣＥＴＨは、上述したＣＡＩＭＭマップ及びＣＡＤＭマップの設定の基準とした高セタン価燃料のセタン価（例えば５７）である。したがって、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮが基準高セタン価ＣＥＴＨに等しいときは、補正係数ＫＣＥＴは「０」となり、基準低セタン価ＣＥＴ０に等しいときは、補正係数ＫＣＥＴは「１．０」となる。

図５は、着火時期検出部６２の構成を示すブロック図である。着火時期検出部６２は、バンドパスフィルタ部７１と、位相遅れ補正部７２と、着火時期判定部７３とからなる。バンドパスフィルタ部７１には、筒内圧センサ２から出力される圧力変化率ｄｐ／ｄθが入力される。図６に示す波形Ｗ１が入力波形を示し、波形Ｗ２が出力波形を示す。バンドパスフィルタ部７１では、位相遅れが発生するため、位相遅れ補正部７２では、この遅れを補正する。

着火時期判定部７３は、パイロット噴射に対応して、圧力変化率ｄｐ／ｄθがピーク値を示すクランク角度位置（以下「パイロット噴射着火時期」という）ＣＡＦＰと、主噴射に対応して、圧力変化率ｄｐ／ｄθがピーク値を示すクランク角度位置（以下「主噴射着火時期」という）ＣＡＦＭとを判定する。具体的には、図７（ｃ）に示すように、位相遅れ補正部７２から出力される圧力変化率ｄｐ／ｄθがパイロット検出閾値ＤＰＰを超えたクランク角を、パイロット噴射着火時期ＣＡＦＰと判定し、圧力変化率ｄｐ／ｄθがメイン検出閾値ＤＰＭを超えたクランク角を、主噴射着火時期ＣＡＦＭと判定する。本実施形態では、主噴射着火時期ＣＡＦＭのみが、セタン価ＣＥＴの推定に使用される。

図７（ａ）及び（ｂ）には、クランク角ＣＡＩＰから開始されるパイロット噴射パルスＩＮＪＰ、及びクランク角ＣＡＩＭから開始される主噴射パルスＩＮＪＭが示されており、同図（ｃ）には着火時期ＣＡＦＰ，ＣＡＦＭを検出する角度範囲ＲＤＥＴ（例えば１０度）が示されている。このように、検出角度範囲ＲＤＥＴを比較的狭い範囲に限定することにより、ＣＰＵ１４の演算負荷を増大させることなく、着火時期を正確に判定することができる。

以上詳述したように、本実施形態では、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭが算出されるとともに、主噴射着火時期ＣＡＦＭが検出され、目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭに対する主噴射着火時期ＣＡＦＭの着火遅れ角ＤＣＡＭが算出される。さらに、該算出された着火遅れ角ＤＣＡＭに応じて、燃料のセタン価ＣＥＴが推定され、学習値ＣＥＴＬＲＮが算出される。さらにエンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭが算出され、その目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭが、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮに応じて設定される補正係数ＫＣＥＴにより補正される。そして補正された目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲを用いて排気還流量の制御が行われる。したがって、使用する燃料のセタン価に応じた適切な排気還流を行い、良好な燃焼状態及び排気特性を維持することができる。

また、セタン価推定処理を実行するときは、排気還流量が停止され、あるいは目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭの補正を行うことなく排気還流量を減量される。給油により燃料が変化している可能性があるので、使用している燃料のセタン価の推定が完了するまで補正を行わないことにより、不正確な補正がなされることを防止することができる。

また、推定されたセタン価に応じた補正係数ＫＣＥＴを用いて、燃料噴射時期補正量ＣＡＤが算出され、これにより主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭが補正される。低セタン価燃料を基準とした着火遅れ補正マップ値ＣＡＤＭが、予めＣＡＤＭマップとして設定されているので、燃料噴射時期補正量ＣＡＤは、ＣＡＤＭマップを検索することにより得られる着火遅れ補正マップ値ＣＡＤＭを、補正係数ＫＣＥＴにより補正することにより算出することができる。したがって、ＣＰＵ１４の演算負荷を減らし、制御性を向上させることができる。
さらにセタン価推定処理を実行するときは、燃料噴射時期補正量ＣＡＤによる補正は行われないので、不正確な補正がなされることを防止することができる。

本実施形態では、燃料噴射弁６が燃料噴射手段を構成し、クランク角度位置センサ３及びアクセルセンサ２１が運転状態検出手段を構成し、ＥＣＵ４が燃料噴射制御手段、着火時期記憶手段、着火時期検出手段の一部、セタン価推定手段、排気還流制御値記憶手段、排気還流制御手段、補正手段、燃料噴射時期記憶手段、着火遅れ補正値記憶手段、及び燃料噴射時期補正量算出手段を構成する。より具体的には、ＧＥＧＲＭマップが排気還流制御値記憶手段に相当し、ＣＡＩＭＭマップが燃料噴射時期記憶手段に相当し、ＣＡＤＭマップが着火遅れ補正値記憶手段に相当し、ＣＡＦＭＭマップが着火時期記憶手段に相当する。また筒内圧センサ２及び着火時期検出部６２が着火時期検出手段に相当し、セタン価推定部６６がセタン価推定手段に相当し、ＥＧＲ補正量マップ値算出部４２，乗算部４３，スイッチ部４４、加算部４５、ＫＣＥＴ算出部６７が補正手段に相当し、図示しないＥＧＲ弁２０を駆動する制御デューティ算出部が排気還流制御手段に相当する。また、着火遅れ補正マップ値算出部５２、乗算部５３、スイッチ部５４、及びＫＣＥＴ算出部６７が燃料噴射時期補正量算出手段に相当し、主噴射時期マップ値算出部５１及び加算部５５が燃料噴射制御手段に相当する。

（第２の実施形態）
本実施形態では、市場で流通している燃料のセタン価を考慮して、使用中の燃料のセタン価を、第１のセタン価ＣＥＴ１（例えば５７）、第２のセタン価ＣＥＴ０１（例えば４０）、第３のセタン価ＣＥＴ０２（例えば４６）、または第４のセタン価ＣＥＴ０３（例えば５１）のいずれかであると判定し、判定したセタン価に応じた燃料噴射時期制御が行われる。具体的には、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮに応じてセタン価切換信号ＳＷＣＥＴが生成され、セタン価切換信号ＳＷＣＥＴに応じて燃料噴射時期の補正が行われる。セタン価切換信号ＳＷＣＥＴは、第１〜第４のセタン化ＣＥＴ１，ＣＥＴ０１，ＣＥＴ０２，及びＣＥＴ０３に対応して、「４」，「１」，「２」，及び「３」の値をとる。なお、以下に説明する点以外は第１の実施形態と同一である。

図１０は、本実施形態にかかる、目標排気還流量（ＧＥＧＲ）及び主噴射時期（ＣＡＩＭ）を算出するモジュールの構成を示すブロック図である。
図１０の目標ＥＧＲ量算出部３１は、図３に示す第１の実施形態と同一である。主噴射時期算出部３２ａは、図３に示す着火遅れ補正マップ値算出部５２、乗算部５３，及びスイッチ部５４に代えて、第１着火遅れ補正マップ値算出部５６、第２着火遅れ補正マップ値算出部５７、第３着火遅れ補正マップ値算出部５８、及びスイッチ部５９を備えている。

第１着火遅れ補正マップ値算出部５６は、第２のセタン価ＣＥＴ０１（例えば４０）の燃料を基準として設定されたＣＡＤＭ０１マップを、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて検索し、第１着火遅れ補正マップ値ＣＡＤＭ０１を算出する。第２着火遅れ補正マップ値算出部５７は、第３のセタン価ＣＥＴ０２（例えば４６）の燃料を基準として設定されたＣＡＤＭ０２マップを、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて検索し、第２着火遅れ補正マップ値ＣＡＤＭ０２を算出する。第３着火遅れ補正マップ値算出部５８は、第４のセタン価ＣＥＴ０３（例えば５１）の燃料を基準として設定されたＣＡＤＭ０３マップを、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて検索し、第３着火遅れ補正マップ値ＣＡＤＭ０３を算出する。

スイッチ部５９は、セタン価切換信号ＳＷＣＥＴに応じて、着火遅れ補正マップ値ＣＡＤＭ０１〜ＣＡＤＭ０３、または「０」の何れかを選択する。すなわち、ＳＷＣＥＴ＝４であるときは「０」を選択し、ＳＷＣＥＴ＝１であるときは、第１着火遅れ補正マップ値ＣＡＤＭ０１を選択し、ＳＷＣＥＴ＝２であるときは、第２着火遅れ補正量ＣＡＤＭ０２を選択し、ＳＷＣＥＴ＝３であるときは、第３着火遅れ補正量ＣＡＤＭ０３を選択し、燃料噴射時期補正量ＣＡＤとして出力する。使用中の燃料のセタン価が第１のセタン価ＣＥＴ１であるときは、主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭを補正する必要がないため、「０」が選択される。燃料のセタン価が低下するほど、着火遅れ補正量は増加するので、運転状態が同一であるときは、ＣＡＤＭ０１＞ＣＡＤＭ０２＞ＣＡＤＭ０３という関係が成立する。
加算部５５は、主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭに燃料噴射時期補正量ＣＡＤを加算することにより、

補正係数算出部３３ａは、図３に示した補正係数算出部３３と同一の構成要素を備え、さらに判定パラメータ設定部６８及びスイッチ部６９を備えている。
判定パラメータ設定部６８は、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮに応じて、使用中の燃料のセタン価が第１のセタン価ＣＥＴ１〜第４のセタン価ＣＥＴ０３のいずれであるかを判定し、判定したセタン価が第１のセタン価ＣＥＴ１であるときは、判定セタン価パラメータＣＥＴＤを「４」に設定し、判定したセタン価が第２セタン価ＣＥＴ０２であるときは、判定セタン価パラメータＣＥＴＤを「１」に設定し、判定したセタン価が第３のセタン価ＣＥＴ０３であるときは、判定セタン価パラメータＣＥＴＤを「２」に設定し、判定したセタン価が第４のセタン価ＣＥＴ０３であるときは、判定セタン価パラメータＣＥＴＤを「３」に設定する。

具体的には、図１２に示すように、ヒステリシス特性を付加して、第１〜第３閾値ＣＥＴＨ１，ＣＥＴＨ２，ＣＥＴＨ３と、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮの比較を行う。すなわち、ヒステリシス特性を付加するためのパラメータ（以下「ヒステリシスパラメータ」という）をΔｈとすると、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「２」であるときは、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮが第２閾値ＣＥＴＨ２にヒステリシスパラメータΔｈを加算した値を越えると、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「３」に変更される。逆に判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「３」であるときは、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮが第２閾値ＣＥＴＨ２からヒステリシスパラメータΔｈを減算した値を下回ると、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「２」に変更される。第１閾値ＣＥＴＨ１及び第３閾値ＣＥＴＨ３についても同様の判定により、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが設定される。

スイッチ部６９は、後述する図１１の処理で設定される第２切換制御信号ＳＣＴＬ２により切換制御され、第２切換制御信号ＳＣＴＬ２が「０」のときは「１」を選択し、第２切換制御信号ＳＣＴＬ２が「１」のときは判定セタン価パラメータＣＥＴＤを選択し、セタン価切換信号ＳＷＣＥＴとして出力する。

図１１は、第２切換制御信号ＳＣＴＬ２の設定を行う処理のフローチャートである。
ステップＳ２１では、エンジン１の失火が検出されているか否かを判別する。失火検出は、本実施形態では以下のようにして行われる。筒内圧センサ出力から得られる圧力変化率ｄｐ／ｄθの最大値（以下「最大圧力変化率」という）ＤＰＭＡＸの前回値に所定比率ＲＴＨ（例えば０．６）を乗算した値を、変化率閾値ＤＰＭＡＸＴＨとし、最大圧力変化率ＤＰＭＡＸが変化率閾値ＤＰＭＡＸＴＨを下回る比率（以下「エラー率」という）ＲＥＲＲを算出し、エラー率ＲＥＲＲが判定閾値ＲＥＲＲＴＨ（例えば０．１）を超えたとき、失火と判定する。エラー率ＲＥＲＲは図示平均有効圧力Ｐｍｉの変動率と相関があるので、エラー率ＲＥＲＲを用いることにより、図示平均有効圧力Ｐｍｉを演算することなく、失火を正確に判定することができる。

失火が検出されたときは、ステップＳ２１からステップＳ２４に進み、第２切換制御信号ＳＣＴＬ２を「０」に設定する。失火が検出されていないときは、エンジン始動後、切換制御信号ＳＣＴＬ１が「１」になったか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）であるときは前記ステップＳ２４に進み、肯定（ＹＥＳ）であるときは、第２切換制御信号ＳＣＴＬ２を「１」に設定する。

第２切換制御信号ＳＣＴＬ２が「０」の間は、セタン価切換信号ＳＷＣＥＴは「１」に維持されるので、第１着火遅れ補正マップ値ＣＡＤＭ０１が適用される。すなわち、失火が発生したとき、あるいはエンジン始動後セタン価の推定処理が１度も実行されていないときは、最もセタン価が低い燃料に対応する制御が実行される。これにより、燃料噴射時期の大きな遅れ、及び失火の発生を確実に防止することができる。

本実施形態では、ＣＡＤＭ０１マップ、ＣＡＤＭ０２マップ、及びＣＡＤＭ０３マップが着火遅れ補正値記憶手段に相当し、第１〜第３着火遅れ補正マップ値算出部５６〜５８，スイッチ部５９、判定パラメータ設定部６８、及びスイッチ部６９が燃料噴射時期補正量算出手段に相当する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、主噴射に対応する主噴射着火時期ＣＡＦＭに基づいて、セタン価推定を行っているが、パイロット噴射に対応するパイロット噴射着火時期ＣＡＦＰに基づいて、セタン価推定を行うようにしてもよい。また、パイロット噴射時期を、推定したセタン価に応じて補正するようにしてもよい。

また上述した実施形態では、ＧＥＧＲＭマップ及びＣＡＩＭＭマップを高セタン価の燃料を基準として設定し、ＧＣＭマップ及びＣＡＤＭマップを低セタン価の燃料を基準として設定したが、逆にＧＥＧＲＭマップ及びＣＡＩＭＭマップを低セタン価の燃料を基準として設定し、ＧＣＭマップ及びＣＡＤＭマップを高セタン価の燃料を基準として設定するようにしてもよい。

また上述した実施形態では、すべての気筒の筒内圧を検出して、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮを算出するようにしたが、筒内圧センサを特定の１つの気筒にのみ設け、その筒内圧センサにより検出される筒内圧に基づいてセタン価学習値ＣＥＴＬＲＮを算出するようにしてもよい。

また着火遅れ時間ＴＤＦＭは、燃料のセタン価だけでなく、燃料噴射弁６の劣化によっても変化する。したがって、着火遅れ時間ＴＤＦＭは、当該車両の走行距離またはエンジン１の運転時間の積算値などに応じて補正することが望ましい。

また上述した実施形態では、４気筒のディーゼル内燃機関の例を示したが、これに限るものではなく、気筒数の異なるディーゼル内燃機関、あるいは、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置を示す図である。 図１に示す制御装置の一部の構成をより具体的に示す図である。 目標排気還流量（ＧＥＧＲ）及び主噴射時期（ＣＡＩＭ）を算出するモジュールの構成を示すブロック図（第１の実施形態）である。 図３の示すスイッチ部に供給する切換制御信号（ＳＣＴＬ）の設定を行う処理のフローチャートである。 図３に示す着火時期検出部の構成を示すブロック図である。 筒内圧センサ出力のバンドパスフィルタ処理を説明するためのタイムチャートである。 着火時期の検出手法を説明するためのタイムチャートである。 着火遅れ時間（ＴＤＦＭ）からセタン価（ＣＥＴ）を算出するためのテーブルを示す図である。 セタン価推定処理を実行するときに排気還流を停止する理由を説明するための図である。 目標排気還流量（ＧＥＧＲ）及び主噴射時期（ＣＡＩＭ）を算出するモジュールの構成を示すブロック図（第２の実施形態）である。 図１０に示したスイッチ部の切換制御信号の設定を行う処理のフローチャートである。 判定セタン価パラメータ（ＣＥＴＤ）の設定手法を説明するための図である。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 筒内圧センサ（着火時期検出手段）
３ クランク角度位置センサ（運転状態検出手段）
４ 電子制御ユニット
６ 燃料噴射弁（燃料噴射手段）
９ 排気還流通路（排気還流機構）
２０ 排気還流制御弁（排気還流機構）
２１ アクセルセンサ（運転状態検出手段）
４２ ＥＧＲ補正量マップ値算出部（補正手段）
４３ 乗算部（補正手段）
４４ スイッチ部（補正手段）
４５ 加算部（補正手段）
５１ 主噴射時期マップ値算出部（燃料噴射制御手段）
５２ 着火遅れ補正マップ値算出部（燃料噴射時期補正量算出手段）
５３ 乗算部（燃料噴射時期補正量算出手段）
５４ スイッチ部（燃料噴射時期補正量算出手段）
５５ 加算部（燃料噴射制御手段）
５６ 第１着火遅れ補正マップ値算出部（燃料噴射時期補正量算出手段）
５７ 第２着火遅れ補正マップ値算出部（燃料噴射時期補正量算出手段）
５８ 第３着火遅れ補正マップ値算出部（燃料噴射時期補正量算出手段）
５９ スイッチ部（燃料噴射時期補正量算出手段）
６２ 着火時期検出部（着火時期検出手段）
６６ セタン価推定部（セタン価推定手段）
６７ ＫＣＥＴ算出部（補正手段、燃料噴射時期補正量算出手段）
６８ 判定パラメータ設定部（燃料噴射時期補正量算出手段）
６９ スイッチ部（燃料噴射時期補正量算出手段）

Claims (1)

1. 内燃機関の燃焼室に設けられ、該燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射手段を備える内燃機関の制御装置において、
   第１のセタン価の燃料を基準として前記機関の運転状態に応じて設定された、前記燃料噴射手段による燃料噴射時期を格納した燃料噴射時期記憶手段と、
   前記機関運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   前記燃料噴射時期記憶手段に格納された燃料噴射時期を、検出した機関運転状態に応じて検索して燃料噴射時期を決定し、前記燃料噴射手段による燃料噴射を実行する燃料噴射制御手段と、
   前記第１のセタン価の燃料を基準として前記機関の運転状態に応じて設定された、前記燃焼室内に噴射された燃料の目標着火時期を格納した着火時期記憶手段と、
   前記燃焼室内に噴射された燃料の実着火時期を検出する着火時期検出手段と、
   前記目標着火時期に対する実着火時期の着火遅れを算出し、該算出した着火遅れに応じて、前記燃料のセタン価を推定するセタン価推定手段と、
   前記機関の運転状態に応じて設定された、前記第１のセタン価より低いセタン価の燃料を使用した場合の着火遅れ補正値を格納し、異なるセタン価の燃料に対応した複数の着火遅れ補正値記憶手段と、
   前記推定されたセタン価に基づいて、前記複数の着火遅れ補正値記憶手段の１つを選択し、該選択した着火遅れ補正値記憶手段に格納された着火遅れ補正値を、検出した機関運転状態に応じて検索し、該検索された着火遅れ補正値を燃料噴射時期補正量として算出する燃料噴射時期補正量算出手段とを備え、
   前記燃料噴射制御手段は、前記燃料噴射時期補正量により前記燃料噴射時期を補正し、補正された燃料噴射時期に応じて燃料噴射を実行し、前記燃料噴射時期補正量算出手段は、前記機関の始動後に前記セタン価の推定が完了していないときは、前記複数の着火遅れ補正値記憶手段のうち、最も低いセタン価の燃料を使用した場合の着火遅れ補正値を格納した着火遅れ補正値記憶手段を選択することを特徴とする内燃機関の制御装置。

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